交变磁场影响聚合硫酸铁水解产物的机理研究

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聚合硫酸铁(PFS)是一种应用非常广泛的无机高分子絮凝剂,具有安全无生物毒性、用量少、沉淀效果好、水处理成本低等优点。而交变磁场作用下的PFS,能提高其和污水中胶体颗粒的相互作用,具有更好的絮凝性能。但目前国内外对其机理缺乏全面深入的探讨,从而影响磁化混凝技术的进一步发展。本文采用自制的交变磁场装置,通过SEM、FTIR、XRD对磁化结晶析出的PFS进行分析;对磁化PFS溶液进行pH、盐基度、UV测定;以碱基度和静置时间为变量,用碱滴定曲线、UV、Fe-Ferron逐时络合比色法实验对磁化PFS溶液进行形态分析;以磁感应强度、频率、磁化时间等为实验因素,电导率和表面张力为指标,对 PFS进行正交实验;最后综合分析交变磁场影响PFS水解产物的机理。  研究结果表明,通过交变磁场结晶析出的 PFS颗粒尺寸大、密实是“磁结晶效应”。  PFS在水溶液中水解迅速,在搅拌溶解过程中,已经达到水解平衡状态。由于PFS溶液存在弛豫现象,所以磁化作用不会改变它的基本参数。  磁化作用的主要对象是 PFS溶液中的水分子。磁化作用使得以水合离子形式存在的Fe3+离子对其周围水分子的束缚力增加,水分子团簇之间的氢键作用增强,自由水分子的比例降低,流动性下降,PFS溶液的稳定性增强,从而阻碍了二聚、三聚Fe3+离子等多核羟基络合物进行羟基脱H+反应,遏制了Fe(b)向Fe(c)转化,使得Fe(a)、Fe(b)含量相对增加,PFS絮凝效果得到提升。  磁感应强度通过破坏水分子的氢键,使大的水分子团变成小的水分子团;磁场频率能加速或减缓水分子的氢键断裂;磁化时间与二者共同作用,通过累积新生成的Fe3+离子水合物来提高溶液的稳定性。磁化参数影响 PFS溶液电导率的主次顺序为:磁感应强度>磁化时间>频率;磁化参数影响 PFS溶液表面张力的主次顺序为:磁感应强度>频率>磁化时间。
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